Python Data Science Handbook Essential Tools for Working with Data 1st Edition Jake Vanderplas download pdf
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Data Science and Analytics with Python 1st Edition Jesus
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Python Data Science
Handbook
Essential Tools for Working with Data
Jake VanderPlas
Python Data Science Handbook
by Jake VanderPlas
Copyright © 2017 Jake VanderPlas. All rights reserved.
Printed in the United States of America.
Published by O’Reilly Media, Inc. , 1005 Gravenstein Highway North,
Sebastopol, CA 95472.
O’Reilly books may be purchased for educational, business, or sales
promotional use. Online editions are also available for most titles (
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corporate/institutional sales department: 800-998-9938 or
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Editor: Dawn Schanafelt
Why Python?
Python has emerged over the last couple decades as a first-class tool
for scientific computing tasks, including the analysis and visualization
of large datasets. This may have come as a surprise to early
proponents of the Python language: the language itself was not
specifically designed with data analysis or scientific computing in
mind. The usefulness of Python for data science stems primarily
from the large and active ecosystem of third-party packages: NumPy
for manipulation of homogeneous array-based data, Pandas for
manipulation of heterogeneous and labeled data, SciPy for common
scientific computing tasks, Matplotlib for publication-quality
visualizations, IPython for interactive execution and sharing of code,
Scikit-Learn for machine learning, and many more tools that will be
mentioned in the following pages.
If you are looking for a guide to the Python language itself, I would
suggest the sister project to this book, A Whirlwind Tour of the
Python Language . This short report provides a tour of the essential
features of the Python language, aimed at data scientists who
already are familiar with one or more other programming languages.
Installation Considerations
Installing Python and the suite of libraries that enable scientific
computing is straightforward. This section will outline some of the
considerations to keep in mind when setting up your computer.
Though there are various ways to install Python, the one I would
suggest for use in data science is the Anaconda distribution, which
works similarly whether you use Windows, Linux, or Mac OS X. The
Anaconda distribution comes in two flavors:
Miniconda gives you the Python interpreter itself, along with a
command-line tool called conda that operates as a cross-
platform package manager geared toward Python packages,
similar in spirit to the apt or yum tools that Linux users might be
familiar with.
Anaconda includes both Python and conda, and additionally
bundles a suite of other preinstalled packages geared toward
scientific computing. Because of the size of this bundle, expect
the installation to consume several gigabytes of disk space.
Any of the packages included with Anaconda can also be installed
manually on top of Miniconda; for this reason I suggest starting with
Miniconda.
To get started, download and install the Miniconda package (make
sure to choose a version with Python 3), and then install the core
packages used in this book:
O’Reilly Safari
NOTE
Safari (formerly Safari Books Online) is a membership-based training
and reference platform for enterprise, government, educators, and
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250 publishers, including O’Reilly Media, Harvard Business Review,
Prentice Hall Professional, Addison-Wesley Professional, Microsoft
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How to Contact Us
Please address comments and questions concerning this book to the
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707-829-0104 (fax)
We have a web page for this book, where we list errata, examples,
and any additional information. You can access this page at
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To comment or ask technical questions about this book, send email
to bookquestions@oreilly.com .
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Chapter 1. IPython: Beyond
Normal Python
Shell or Notebook?
There are two primary means of using IPython that we’ll discuss in
this chapter: the IPython shell and the IPython notebook. The bulk
of the material in this chapter is relevant to both, and the examples
will switch between them depending on what is most convenient. In
the few sections that are relevant to just one or the other, I will
explicitly state that fact. Before we start, some words on how to
launch the IPython shell and IPython notebook.
$ jupyter notebook
This command will launch a local web server that will be visible to
your browser. It immediately spits out a log showing what it is
doing; that log will look something like this:
$ jupyter notebook
[NotebookApp] Serving notebooks from local directory: /Users/jakevdp/...
[NotebookApp] 0 active kernels
[NotebookApp] The IPython Notebook is running at: http://localhost:8888/
[NotebookApp] Use Control-C to stop this server and shut down all
kernels...
What does the source code of this Python object look like?
In
]:
help
len
Help
on
built
in
function
len
in
module
builtins
:
len
...
len
object
->
integer
Return
the
number
of
items
of
sequence
or
mapping
In
]:
len?
Type
builtin_function_or_method
String
form
<
built
in
function
len
>
Namespace
Python
builtin
Docstring
:
len
object
->
integer
Return
the
number
of
items
of
sequence
or
mapping
In
]:
[
1
In
]:
L.insert?
Type
builtin_function_or_method
String
form
<
built
in
method
insert
of
list
object
at
0x1024b8ea8
>
Docstring
insert
index
object
--
insert
object
before
index
In
]:
L?
Type
:
list
String
form
Length
Docstring
list
()
->
new
empty
list
list
iterable
)
->
new
list
initialized
from
iterable
's items
Importantly, this will even work for functions or other objects you
create yourself! Here we’ll define a small function with a docstring:
In
]:
def
square
):
....
....
return
**
2
....
In
]:
square?
Type
function
String
form
<
function
square
at
0x103713cb0
>
Definition
square
Docstring
Return
the
square
of
In
8
]:
square??
Type
function
String
form
<
function
square
at
0x103713cb0
>
Definition
square
Source
def
square
a
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der Frauen und also wohl auch der Götter; er fabriziert aus
goldgleißendem Messing, das er um schnöden Mammon von der
Küste erhandelt, jene massiven, wuchtigen Fuß- und
Handknöchelringe, die an den schlanken Gliedern der Schönen
meine staunende Bewunderung stets von neuem erregen. Wie jeder
ordentliche Meister trug der Mann sein gesamtes Handwerkszeug
bei sich: 2 Blasebälge, 3 Schmelztiegel, 1 Hammer, das war alles.
Bitten ließ er sich nicht lange; eins, zwei, drei waren die beiden
Blasebälge am Boden befestigt. Es sind einfache Ziegenbälge,
deren Extremitäten durch einen Knoten in sich verschlossen sind,
während die obere, für die Luftzufuhr bestimmte, weite Öffnung von
zwei Holzleisten eingefaßt wird. Am anderen Ende des Balges ist
eine schmale Öffnung gelassen; in dieser steckt eine Holzröhre.
Rasch hat der Fundi aus der nächsten Hütte einen Haufen
Holzkohlen erborgt; schon hat er auf die Mündungen der zwei
Holzröhren — es kommen stets zwei Blasebälge zur Anwendung,
um einen dauernden Luftstrom zu erzielen — eine Tondüse gesetzt;
mit einem derben Schlag treibt er einen Holzhaken über den
Holzröhren in die Erde. Jetzt füllt er den einen seiner kleinen, bereits
stark verschlackten Tontiegel mit dem gelben Material, setzt ihn ins
Zentrum des Kohlenherdes, der einstweilen nur schwach glimmt,
und dann beginnt die Arbeit. In raschem Wechsel fahren die Hände
des Fundi mit den Schlitzen der Blasebälge auf und nieder; hebt er
die Hand, so spreizt er den Schlitz breit auseinander, so daß die Luft
ungehindert in den Fellsack hineintreten kann; drückt er die Hand
nieder, so schließt er den Sack, und fauchend bläst die Luft durch
Bambusrohr und Düse in das rasch erstarkende Kohlenfeuer. Doch
der Mann bleibt nicht bei der Arbeit; schon hat er einen andern
herangewinkt, der ihn beim Blasen ablöst. Im Gleichtakt sausen die
Hände auf und nieder, der Fundi aber hat aus seinem Rucksack,
einer großen Felltasche, noch ein paar Werkzeuge geholt; mit
Verwunderung sehe ich, wie er zunächst mittels eines glatten,
fingerstarken Rundstabes ein paar Löcher senkrecht in den reinen
Sand des Waldbodens drückt. Dies mag nicht schwer sein,
gleichwohl entwickelt der Mann dabei bedeutende Sorgfalt. Darauf
ein rasches Niederknien, ein paar Schläge auf ein paar kleine
Holzhaken; an den Boden genagelt sehe ich eine kleine, niedliche
Mulde. Ein Stück Bambusrohr ist es, der Länge nach halbiert, so daß
die beiden Endknoten den Miniaturtrog abschließen. Endlich ist das
gelbe Metall flüssig genug; mit zwei langen, durch Aufsplittern
zangenartig gegabelten Stäben hebt der Fundi den Tiegel vom
Feuer: eine kurze, rasche Wendung nach links, ein Neigen des
Tiegels, unter Zischen und starker Rauchentwicklung fließt das
Metall zunächst in die Bambusform, sodann in die Erdlöcher.
Das Verfahren dieses hinterwäldlerischen Meisters mag
technisch nicht auf der Höhe stehen; es läßt sich indes nicht
leugnen, daß er mit den geringsten und einfachsten Mitteln
vollkommen Ausreichendes zu erzeugen versteht. Die vornehmen
Damen hierzulande, d. h. die, welche es sich leisten können, tragen
zweierlei Arten dieser schweren, massiven Messingringe: eine im
Querschnitt halbkreisförmige und eine kreisrunde. Jene erzeugt der
Fundi in genialster Weise in der Bambusform; Peripherie: rund,
Oberfläche: horizontal; die andere in seinem kreisrunden Sandloch.
Das Anlegen an die Gliedmaßen seiner Kundinnen ist einfach; mit
leichten Schlägen seines Hammers legt der Meister das biegsame
Metall ohne weitere Belästigung für die Trägerinnen um Arm und
Knöchel herum.
Formen des Topfes.
Fünfzehntes Kapitel.
„Und will sich nimmer erschöpfen
und leeren.“
Newala, Anfang Oktober 1906.
Ein paar Tage lang hat es geschienen, als wolle unser deutscher
Altweibersommer vom fernen Uleia aus uns hier oben einen Besuch
abstatten, so frisch-kühl schien die Sonne auf Weiße und Schwarze
hernieder, und so windstill war es um unsere Barasa. Jetzt aber
umbraust wieder der altgewohnte eisige Novemberost die Boma von
Newala, und geregnet hat es gerade am Michaelistage auch schon.
Das muß wohl ein hierzulande allgemein verstandenes Signal für
jung und alt gewesen sein, denn weder die unvermeidlichen Knaben
belagern mich, noch kehren auch meine Gelehrten wieder.
Erfreulicherweise habe ich die alten Herren im Laufe der letzten
Wochen so auspressen können, daß ich schon jetzt, im
unanfechtbaren Besitz einer Unsumme von Aufzeichnungen und
Notizen, vollauf befriedigt von dannen pilgern könnte, hielten mich
nicht die Sprachaufnahmen, in die ich mich nun einmal verbissen
habe, noch für eine kurze Spanne zurück. Ganz unmöglich ist es, an
dieser Stelle auch nur die knappste Skizze von dem zu geben, was
ich, der nunmehr wissend Gewordene, von allen diesen mehr oder
minder seltsamen Sitten und Gebräuchen in mein vor Glückseligkeit
jauchzendes Gemüt aufgenommen habe. In amtlichen und
nichtamtlichen Schriften, zu denen ich sicherlich die Muße manchen
Semesters werde opfern müssen, ist der Platz für alle Einzelheiten;
was ich hier bringen kann, darf und will, ist lediglich ein Hervorheben
gerade dessen, was vermöge seiner Eigenart jeden Kulturmenschen
fesseln kann und wohl auch wird.
Ein unbegrenztes Forschungsfeld sind die hiesigen
Personennamen. Wo der Islam bereits Fuß gefaßt hat, herrscht auch
die arabische Benennungsweise; da marschiert neben dem
Makonde-Askari Saidi bin Mussa sein Kamerad vom Nyassasee Ali
bin Pinga, und hinter dem Yaoträger Hamisi zieht Hassani aus
Mkhutu seines Weges fürbaß. Bei den Binnenstämmen waltet als
soziales Prinzip die Sippeneinteilung vor; daher tritt selbst noch zu
dem Vornamen der zum Christentum Bekehrten der Name des
Clans. Daudi (David) Machina nennt sich der schwarze Pastor von
Chingulungulu, und Claudio Matola heißt der präsumtive Nachfolger
Matolas I. und Matolas II. Über diese Namen des Innern gleich mehr.
Ebenso fesselnd wie die Namen selbst ist oftmals ihre
Bedeutung; schon meine braven Träger haben mir in dieser
Richtung manch fröhliche Minute verursacht; sie führen zum großen
Teil auch gar zu drollige Bezeichnungen. Pesa mbili, Herr
Zweipfennig in deutscher Währung, ist uns ebensowenig ein
Fremder mehr wie seine Freunde Kofia tule, der lange Mann mit
dem flachen Käppchen, Herr Kasi uleia, der Mann, der beim
Europäer Arbeit nimmt, und Herr Mambo sasa, die „Sitte von heute“.
Mambo sasa ist und bleibt für mich die lebendige Illustration zu
meiner mitgenommenen Phonographenwalze aus der „Fledermaus“,
die ihr „Das ist nun mal so Sitte“ wohl aus dieser Ideenassoziation
heraus jetzt häufiger ertönen lassen muß als früher. Außer diesen
Getreuen laufen unter meinen zwei Dutzend schwarzen Kameraden
noch folgende Gentlemen herum: Herr Decke (Kinyamwesi:
Bulingeti, verderbt aus dem englischen blanket); Herr Cigaretti
(bedarf keines Kommentars); Herr Kamba uleia (keck, aber sehr frei
übersetzt: du deutscher Strick); Herr Berg oder Hügel (Kilima), und
die Herren Kompania und Kapella. Ins Seemännische fallen die
Namen Maschua (Boot) und Meli (vom englischen mail, das
Dampfboot); ins Arithmetische Herr Sechs (Sitta). Den würdigen
Beschluß macht Mpenda kula, Herr Freßsack.
Den Namen der Binnenstämme fehlt der merkbare europäische
Einschlag dieser Trägernamen, doch spaßig will uns auch hier
mancher erscheinen. Ich bemerke dabei, daß diese Namen
durchweg nicht die ersten sind, die ihren Träger zieren; wie sooft bei
Naturvölkern, auch heute noch bei den Japanern, haben wir auch
hier die Erscheinung, daß jeder einzelne im Anschluß an die
erlangte und festlich begangene Mannbarkeit einen neuen Namen
bekommt. Den hiesigen Eingeborenen ist die ursprüngliche
Bedeutung dieses Wechsels nicht oder nicht mehr bekannt, doch
geht man wohl nicht fehl in der Annahme, daß die neue Benennung
auch einen neuen Menschen bedeutet; jede Erinnerung an den alten
Adam ist damit ausgelöscht, der neue Mensch aber steht in ganz
anderem verwandtschaftlichen Verhältnis zu seinen Angehörigen
und Stammesgenossen als der frühere. Offiziell ist jeder erwachsene
Yao, Makua, Makonde oder Matambwe berechtigt, sich als Pate
anzubieten, doch erweckt mir die Mehrzahl der Namen den
Eindruck, als seien sie in Wirklichkeit Spitznamen, die ihrem Träger
gelegentlich aus dem Bekanntenkreis anfliegen; der Neger hat
bekanntlich ein sehr feines Gefühl für die Schwächen und Blößen
des anderen.
Chelikŏ́ sue, Herr Ratte, ist uns von seinen Heldenliedern von
Chingulungnlu her schon bekannt; zu ihm gehört der Namenklasse
nach Chipembēre, Herr Nashorn. Dieser neigt zum Jähzorn wie
jener Dickhäuter, daher sein Name. An die ursprüngliche
Stammeszugehörigkeit, nämlich zu den Wandonde, erinnert der
Name des alten Biervertilgers Akundonde. Der Sieger im Gefecht ist
Chekamĕ́ nya; Freude herrschte über die Geburt des Machīna;
Makwenja rafft alles an sich; Chemduulăgá macht hingegen wenig
aus sich, er ist die verkörperte Bescheidenheit. Ebenso ist Mkotima
ein ruhiger Mann; Siliwindi ist nach dem gleichnamigen guten
Sänger unter den Vögeln des Landes genannt; Mkokora endlich
trägt den Schmutz mit den Händen weg.
Das sind Wayao-Männernamen. Von den Frauennamen dieses
Stammes will ich nur folgende hervorheben: Frau Chemā́ laga; sie ist
ganz allein zurückgeblieben, alle ihre Angehörigen sind gestorben;
Frau Chechelajēro, die es immer schwer hat; Frau Chetulāye, die
schlecht lebt, und schließlich Chewaŏ́ pe, sie ist dein.
Die Personennamen der übrigen Völker sind im großen ganzen
desselben Charakters: Kunanyupu, Herr Gnu, ist ein alter Makua,
der nach seiner eigenen Aussage in seiner Jugend viele Gnus erlegt
hat; Nantiaka ist der Don Juan, der von einer zur andern flattert.
Geistesverwandt ist Ntindinganya, der Spaßvogel, der anderen in die
Schuhe schiebt, was er selber ausgeführt hat; Linyongonyo ist der
Schwächling ohne Kraft, Nyopa aber der Ehrgeizige, der danach
strebt, daß andere ihn fürchten; Madriga ist der Betrübte, der
Hypochonder; Dambuala der Faule.
Unter den Frauen ist Aluenenge die Selbstbewußte; ihr Herr und
Gebieter hat sich zwar noch ein zweites Weib genommen, aber bei
der wird er, das weiß Aluenenge ganz bestimmt, nicht bleiben,
sondern reuevoll zu ihr zurückkehren. Weit weniger glücklich ist
Nantupuli dran; sie läuft in der Welt herum, bekommt aber nichts,
weder einen Mann, noch sonst etwas. Wieder zur Kategorie der
Unglücklichen gehören dann Atupimiri und Achinaga; jene besitzt
einen Mann, der wenig seßhaft ist; immer ist er auswärts, nur von
Zeit zu Zeit kommt er, um seine Frau zu „messen“, d. h. zu sehen,
ob sie sich gut oder schlecht beträgt. Achinagas Mann aber ist stets
krank und kann nicht arbeiten; so muß sie alles allein machen. Eine
Pesa mbili gibt es auch unter den Makondefrauen; „früher stand ich
hoch,“ so besagt der Name, „in der Wertschätzung der Männer, jetzt
aber bin ich nur noch zwei Pesa wert; ich bin alt geworden.“
Schönheit steht eben auch beim Neger im Preise.
Ein sehr dankbares, aber auch recht schwierig zu beackerndes
Forschungsfeld ist für mich allerorten die Feststellung der
Gebräuche, die den einzelnen in seinem Dasein von der Wiege bis
zum Grabe begleiten.
In der mütterlichen Hütte ist das kleine Negerkind, das noch gar
nicht schwarz, sondern ebenso rosig aussieht wie unsere
Neugeborenen, zur Welt gekommen; der Herr Vater ist weit vom
Schuß; ihn haben die weisen Frauen beizeiten gehen heißen.
Säuberlich wird das Baby gewaschen und in ein Stück neuen
Rindenstoffes gewickelt. Dabei salbt man seine Ohren mit Öl, damit
es hören soll; das Bändchen unter der Zunge aber löst man mit dem
landesüblichen Rasiermesser, damit es sprechen lerne. Knaben
werden wie überall gern gesehen; in bezug auf Mädchen verhalten
sich die Stämme und, genau wie bei uns, auch die einzelnen
Familien verschieden. In der Völkerkunde ist oft zu lesen, daß die
Naturvölker die Geburt von Mädchen aus rein mammonistischen
Gründen freudig begrüßten, brächten doch die erwachsenen
Mädchen dem Elternpaar bei der Heirat den Kaufpreis ein. Bis zu
einem gewissen Grade mögen derartige Momente auch hierzulande
mitspielen, im allgemeinen aber sind Mädchen schon deswegen
gern gesehen, weil sie der Mutter bei den mannigfachen Arbeiten in
Haus und Feld frühzeitig an die Hand gehen können. Nach ihrer
Verheiratung wird der Herr Schwiegersohn zudem zum treuesten,
unentgeltlichen Diener des mütterlichen Hauses. Hier, im Lande der
Exogamie, der Außenehe, siedelt nämlich die junge Frau nicht mit in
das Heim des Ehemannes über, sie tritt auch nicht in seine
Verwandtschaft hinein, sondern gerade umgekehrt: der Mann verläßt
Vater und Mutter und zieht entweder direkt ins schwiegermütterliche
Haus oder baut sich doch unmittelbar daneben an; in jedem Fall
aber sorgt er, bis seine eigenen Familienumstände es anders
bedingen, mit voller Kraft jahrelang für die Erhaltung des
schwiegermütterlichen Anwesens; er besorgt die Aussaat und die
Ernte, macht neue Felder urbar, kurz, er sieht der Schwiegermama
jeden Wunsch an den Augen ab. Er trägt sie auf Händen.
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